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2023 年度 実施状況報告書

バニシング加工を用いた傾斜機能材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K03795
研究機関岡山理科大学

研究代表者

寺野 元規  岡山理科大学, 工学部, 准教授 (90708554)

研究分担者 竹村 明洋  岡山理科大学, 工学部, 講師 (50611878)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
キーワードバニシング加工 / 結晶組織制御 / 傾斜機能材料 / 材料加工 / 生産工学
研究実績の概要

バニシング加工により,【1】局所的な結晶粒微細化および【2】局所的な合金化について,CAE解析・各種実験を実施し,傾斜機能材料の開発を目指した.
【1】局所的な結晶粒微細化では,熱処理のよる静的再結晶実験を実施し,複数回バニシング加工した際のCAE解析を実施した.また,バニシング加工前後,および,熱処理(静的再結晶)前後の試験片に対し引張試験を実施し,引張強度変化を調べた.バニシング加工条件(140N・10回)および熱処理条件(600℃・5分・アルゴン雰囲気)はCAE解析および昨年度までの実験結果を踏まえて決定した.引張試験の結果,バニシング加工による降伏応力の上昇が認めらた.その上昇量はCAE解析結果(相当応力分布)より推定した理論値とおおむね一致した.また,熱処理により,静的再結晶を誘起し,結晶粒を微細化することにより,さらなる降伏応力の上昇および引張強さの上昇を確認した.
【2】局所的な合金化では,昨年度設計・製作した加熱板(室温~700℃)を用いて,追加の実験(200℃・2.3 kN,400℃・1.5 kN,400℃・3.4 kN,550℃・2.3 kN)を行った.その後,FE-SEMを用いてEDX分析を実施した.また,ビッカース硬さ試験も実施し,局所的合金化について調べた.昨年度までの結果も踏まえると, 400℃・3.4 kNおよび700℃・2.3 kNの加工条件において,合金化の可能性が高いと判断した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

【1】局所的な結晶粒微細化について,当初の予定:2023年度研究実施計画に基づき,バニシング加工実験とCAE加工解析を行った.バニシング加工前後の引張試験により強度変化を調べ,CAE解析結果を用いて理論的に考察した.さらに,熱処理による静的再結晶実験(2024年度研究実施計画)も行い,引張試験を行った結果,結晶粒微細化によると思われる引張強度の上昇を確認した.
【2】局所的な合金化について,2.3kN:200℃,550℃および400℃:1.5 kN,3.4 kNの条件で追加実験を行い,加工温度および加工荷重による合金化の有無に及ぼす影響を検討した.

今後の研究の推進方策

【1】局所的な結晶粒微細化について,熱処理による静的再結晶実験および引張試験を行い,バニシング加工と結晶粒微細化,強度変化の関係を調べる.
【2】局所的な合金化について,バニシング加工後に熱処理を行い,拡散を促進させることにより,合金化できないかを検討する.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023

すべて 学会発表 (7件) (うち招待講演 2件)

  • [学会発表] バニシング加工によるSPCC板表面の局所的合金化の検討2024

    • 著者名/発表者名
      長岡凌也,難波太覚,寺野元規,竹村明洋,篠原隆
    • 学会等名
      日本金属学会・日本鉄鋼協会 中国四国支部 第55回「若手フォーラム」
  • [学会発表] バニシング加工後に熱処理を施した純鉄の引張特性2024

    • 著者名/発表者名
      中尾蒼以,難波太覚,寺野元規
    • 学会等名
      日本機械学会 中国四国学生会 第54回学生員卒業研究発表講演会
  • [学会発表] バニシング加工による傾斜機能材料の開発2023

    • 著者名/発表者名
      寺野元規,竹村明洋,花谷優太,土居雅彦,梶原彩朱加,難波太覚,島村侑里,吉田光,小倉僚太,中藤領
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会 創形創質部会 切削加工フォーラム,第52回講演討論会・見学会
    • 招待講演
  • [学会発表] バニシング加工を援用した傾斜機能材料の開発2023

    • 著者名/発表者名
      寺野元規
    • 学会等名
      岡山新材料融合フォーラム
    • 招待講演
  • [学会発表] バニシング加工による鉄系材料の表面改質2023

    • 著者名/発表者名
      難波太覚,中藤領,小倉僚太,寺野元規,竹村明洋,篠原隆
    • 学会等名
      日本塑性加工学会2023年度塑性加工春季講演会
  • [学会発表] バニシング加工による傾斜機能材料の開発2023

    • 著者名/発表者名
      難波太覚,中尾蒼以,中藤領,寺野元規,竹村明洋,篠原隆
    • 学会等名
      OUSフォーラム2023
  • [学会発表] バニシング加工を援用した鉄系材料の表面改質2023

    • 著者名/発表者名
      難波太覚,中尾蒼以,長岡凌也,寺野元規,竹村明洋,篠原隆,中藤領,小倉僚太
    • 学会等名
      日本塑性加工学会中国四国支部 第24回学生研究発表会

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公開日: 2024-12-25  

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